SGT6-5000F燃機二氧化碳消防系統探究

青島華豐偉業電力科技工程有限公司 馬 良 劉國營

1 引言

沙特扎瓦爾燃氣—蒸汽聯合循環電廠主機由12臺型號為SGT6-5000F 的F 級燃氣輪機，與之配套的10臺型號為 SCC6-5000余熱鍋爐，以及5 臺型號為 SST6-4000H I30-M2A 背壓式蒸汽輪機組成。其中兩臺燃機設計為單循環機組，燃氣輪機和蒸汽輪機均由西門子生產制造。燃機—蒸汽聯合循環電廠二氧化碳消防系統是重要的輔助系統之一，了解掌握二氧化碳系統組成，滅火原理，保護邏輯，調試內容，操作方法，一般故障處理和火災處理尤為重要。因此，對SGT6-5000F燃機二氧化碳消防系統進行綜合介紹，具有很積極的現實意義。

2 SGT6-5000F 燃機二氧化碳消防系統簡介

2.1 二氧化碳滅火劑特點

二氧化碳滅火劑具有不污損設備、絕緣性能好、滅火能力強、價格低廉、獲取和制備容易等特點，是目前國內外市場上頗受歡迎的氣體滅火產品，也是替代鹵代烷的較理想型產品。

2.2 二氧化碳劑滅火機理

二氧化碳滅火劑主要依靠窒息和冷卻作用滅火。二氧化碳具有較高的密度，約為空氣的1.5倍。在常壓下，液態的二氧化碳會立即汽化，一般1kg的液態二氧化碳可產生約0.5m3的氣體。因而滅火時，二氧化碳氣體可以排除空氣而包圍在燃燒物體的表面或分布于較密閉的空間中，降低可燃物周圍或防護空間內的氧濃度，產生窒息作用而滅火。另外，二氧化碳釋放時又因焓降的關系，溫度急劇下降，形成細微的固體干冰粒子、干冰吸取周圍的熱量而升華，亦能產生冷卻燃燒的作用[1]。

2.3 二氧化碳滅火適用范圍

根據二氧化碳滅火劑自身特點及滅火方式，二氧化碳消防系統可用于撲救：滅火前能切斷氣源的氣體火災；液體火災或石蠟、瀝青等可熔化的固體火災；固體表面火災及棉毛、織物、紙張等部分固體深位火災；電氣火災，如變壓器、油開關、電子設備等。

二氧化碳消防系統不得撲救的火災包括：硝化纖維、火藥等含氧化劑的化學制品火災；鉀、鈉、鎂、鈦、鋯等活潑金屬火災；氫化鉀、氫化鈉等金屬氫化物火災。

2.4 SGT6-5000F 燃機二氧化碳消防系統設計概述

SGT6-5000F 燃機消防系統包括火災檢測系統和高壓二氧化碳（CO2）滅火系統。SGT6-5000F燃機火災檢測系統由一個消防控制面板、熱探測器、火災檢測器、氣體探測器（只安裝在燃機透平間內）、煙感探測器（只適用于MCC 和SFC/SEE罩殼內）、CO2釋放系統、喇叭和閃光燈以及汽笛警報器組成。

高壓二氧化碳滅火系統由滅火劑瓶組、驅動氣體瓶組、火災探測系統、單向閥、減壓裝置、驅動裝置、集流管、連接管、噴嘴、信號反饋裝置、安全泄放裝置、消防火災控制盤柜、檢漏裝置、管路管件等主要設備組成。

系統為燃機罩殼（TE）、潤滑油模塊罩殼（LOPE）、電氣包罩殼（MCC）、燃油/注水（FOWI）罩殼和SFC/SEE 模塊罩殼的系統提供持續的防火保護。

現以SGT6-5000F 燃機罩殼二氧化碳消防系統為例進行設計。每個燃機罩殼入口均安裝人工操作的手拉應急裝置，如圖1所示，且罩殼的入口均有一個裝有警報燈的面板。每個面板上均有提示燈和警告信息：黃色指示燈亮，表示該罩殼內的二氧化碳防火系統在投運中；綠色指示燈亮，表示罩殼的保護系統已經退出；紅色指示燈亮，表示CO2已釋放至罩殼內，禁止進入。

圖1 各罩殼間門口警示燈和手拉裝置

燃機罩殼內配有十二個熱檢測器，這些檢測器分為四條線交叉安裝，每串線裝有三個熱檢測器。燃機罩殼每側都裝有4個紫外線/紅外線（UV/IR）火焰檢測器。每個紫外/紅外(UV/IR)火焰檢測器的接線都分別連接到火災控制面板。

燃機罩殼內配有連接著防火系統的16個紅外線（IR）氣體檢測器。氣體檢測器分為兩串，每串有8個檢測器。每串檢測器有4個氣體檢測器位于燃機罩殼的各角，另外4個氣體檢測器位于四個角落離地1.2m 的位置。氣體檢測器有兩個設置點，一個為25%爆炸下限（LEL），標有低級氣體警報，另外一個設置點為60%LEL，標有高級氣體警報。低級氣體警報將在防火面板上引發控制臺警報，同時引發控制系統警報。

2.5 SGT6-5000F 燃機罩殼二氧化碳消防系統滅火流程

當任一組火焰探測器且溫感探測器同時動作，或燃氣輪機罩殼上手動釋放按鈕動作時，燃氣輪機火災保護動作，燃氣輪機罩殼隔音門上“放氣指示燈”亮。同時控制系統檢測天然氣閥組已關閉，二氧化碳狀態指示沒有閉鎖。首先使啟動鋼瓶上電磁閥動作，啟動氣體一路去罩殼內氣喇叭，二氧化碳釋放預報警。另一路去二氧化碳釋放動作機構，機械延時開始計時。同時二氧化碳釋放動作機構接收主機來的火災保護動作信號，電子延時30s 開始計時。30s 后，二氧化碳釋放動作，初次排放動作，約1min內將初次排放所有氣瓶組釋放完畢，使燃氣輪機罩殼內二氧化碳濃度達到34%以上。同時延續排放動作，延續噴放完畢約需20min，如圖2所示。

圖2 罩殼二氧化碳滅火流程

3 SGT6-5000F 燃機二氧化碳消防系統調試工作介紹(燃機罩殼為例)

SGT6-5000F 燃機二氧化碳消防系統調試項目包括調試前檢查、模擬啟動試驗、模擬噴氣試驗、模擬切換試驗。

3.1 調試前檢查，確認條件是否滿足

一是根據分系統調試前檢查清單，確認各設備、管路及電氣接線等符合要求；二是電氣試驗及熱控聯鎖試驗已完成；三是電源開關已處于實際工作位置；四是系統內所有稱重器投入；五是各保護裝置正常；六是確認燃機罩殼（TE）、潤滑油模塊罩殼（LOPE）、電氣包罩殼（MCC）、燃油/注水（FOWI）罩殼和SFC/SEE 模塊罩殼的門鎖正常，能夠自由關閉打開；七是集控室與就地通訊聯系已正常建立；八是調試生產場所溝、孔、洞蓋板在基建期間多處不全，樓梯、照明完好；九是各通風風機百葉窗關閉時間小于30s。

3.2 CO2模擬啟動試驗

一是將二氧化碳起跳瓶電磁閥與閥門的動作機構脫離；二是人工模擬火警使罩殼任意一個溫度探測器或任意一個火災探測器動作，檢查相關報警設備動作是否正常（電動喇叭動作，閃光燈閃爍，動作信號在消防控制面板正常顯示），如果動作正常，執行下步；三是人工模擬火警使罩殼另一個溫度探測器（與上次動作的溫度探測器非同一回路）或另一個火災探測器動作（與上次動作的火災探測器非同一回路），檢查相關動作信號及聯動設備動作是否正常（電動喇叭動作，閃光燈閃爍，罩殼通風風扇停運，百葉窗關閉，燃機觸發火災保護跳閘，燃機前置站SSV 關閉，放散閥門開啟，天然氣釋放）；四是模擬啟動試驗結果要求：延遲時間與設定時間相符，響應時間滿足要求；有關聲光報警信號正常；聯動設備動作正常；驅動裝置動作正常。

3.3 CO2系統噴放試驗

一是將二氧化碳起跳瓶電磁閥與閥門的動作機構連接；二是按下燃機罩殼門口手動動作按鈕，檢查相關動作信號及聯動設備動作是否正常（計時30s內完成電動喇叭動作，閃光燈閃爍，罩殼通風風扇停運，百葉窗關閉，燃機觸發火災保護跳閘，燃機前置站SSV 關閉，放散閥門開啟，天然氣放散；30s 后二氧化碳正常噴放）；三是噴氣試驗結果要求：延遲時間與設定時間相符，響應時間滿足要求；有關聲光報警信號正常；有關控制閥門動作正常；信號反饋裝置動作正常，罩殼門口CO2噴放指示燈動作正常；CO2噴入時，能從每個噴嘴噴出。

3.4 CO2系統切換試驗

將系統使用狀態從主用量滅火劑儲氣瓶切至備用量滅火劑儲氣瓶，然后進行噴氣試驗，試驗結果符合標準要求[2]。

4 SGT6-5000F 燃機二氧化碳消防系統保護邏輯介紹(燃機罩殼為例)

CO2延時裝置，延時設置為30s。燃機罩殼（TE）熱檢測器設定為在163℃（325°F）激活。第一個氣體檢測器的高級氣體警報（60%LEL）將激活報警系統，另一個線串的第二個氣體檢測器的高級氣體警報將導致控制系統繼電器跳閘。此第二個高級氣體警報將導致燃氣輪機跳閘并排空供氣系統。該燃機罩殼的通風系統仍將繼續工作，以便排出堆積的氣體。

火災控制面板將在第一個熱檢測器線串或火焰檢測器激活時啟動火災警報系統。在第二個檢測器激活時（任一熱檢測器線串或火焰檢測器），火災控制面板將啟動滅火系統。第二個檢測器的激活將使燃氣輪機（GT）跳閘，關閉罩殼排氣扇。

燃氣輪機的CO2釋放線路有機械（氣動）延時功能，如圖3所示，以便工作人員撤出。除延時功能外，在釋放CO2時，警報器以及該罩殼的喇叭和閃光燈也將啟動。

圖3 噴放控制延時裝置

5 SGT6-5000F 燃機二氧化碳系統常見故障和處理

5.1 SGT6-5000F 燃機二氧化碳消防系統一般故障

煙感探頭故障；紫外線/紅外線火焰探頭故障；溫感探頭故障；氣體探測器故障。

5.2 SGT6-5000F 燃機二氧化碳消防系統一般故障處理

一是煙感探頭故障，安裝時未取下探頭防護罩取下防護罩，清理探頭，或者更換探頭；二是紫外線/紅外線火焰探頭故障，清理探頭，探頭參數或者接線錯誤，重新設定參數對照圖紙重新接線，或者更換探頭；三是溫感探頭故障，接線錯誤對照圖紙重新接線，探頭損壞更換探頭；四是氣體探測器，探頭吸氣口處防護帽未打開重新打開，探頭參數或者接線錯誤。

6 結語

對二氧化碳滅火原理、SGT6-5000F 燃機二氧化碳消防系統組成、保護邏輯、調試內容、一般故障及處理進行了介紹。對電廠人員了解二氧化碳消防系統的設計理念與作用，了解二氧化碳系統設備的運行特性，掌握燃機火災保護組成和二氧化碳滅火知識有一定指導作用。